高性能綠色混凝土抗裂性能的試驗(yàn)研究

孫述彬 （安徽水利部·淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠 233000）

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高與可持續(xù)發(fā)展觀念的深入人心，我國(guó)的工程建設(shè)也越來(lái)越重視環(huán)保、節(jié)約、綠色。混凝土作為我國(guó)建設(shè)的主要材料，在新的建設(shè)理念下，也必然要走環(huán)保之路、節(jié)約之路、綠色之路。綠色混凝土，顧名思義是充分的體現(xiàn)環(huán)保主題，節(jié)約相關(guān)的不可再生能源和材料的消耗而研制的新型混凝土材料，綠色混凝土以其較少的水泥用量直接減少了土地資源的消耗和水泥制造中的相應(yīng)的氣體排放，尤其是針對(duì)于CO2的排放起到了顯著的控制作用。高性能綠色混凝土由于摻入了粉煤灰等工業(yè)廢渣，提高了工業(yè)廢渣的利用率，減少了資源的浪費(fèi)，綠色混凝土作為混凝土材料發(fā)展的趨勢(shì)，其抗裂性就成為了急待探究的問(wèn)題。本文針對(duì)于高性能綠色混凝土抗裂性能進(jìn)行了相關(guān)探究。

2 試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果

2.1 試驗(yàn)的選材

本試驗(yàn)采用蚌埠海螺水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的P·O52.5級(jí)水泥；粉煤灰采用淮南平圩電廠生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰；粗集料選用5mm~20mm單粒級(jí)石灰石碎石；細(xì)集料采用細(xì)度模數(shù)為2.8的中砂；礦粉采用S95級(jí)普通礦粉以及魯新公司生產(chǎn)的P800與P1000型兩種超細(xì)礦粉；抗裂防水劑采用銘茂科瑞生產(chǎn)的纖維抗裂防水劑；外加劑為聚羧酸高性能減水劑，其減水能力可以達(dá)到30%；水取用普通自來(lái)水。

2.2 試驗(yàn)的方案規(guī)劃

根據(jù)國(guó)家規(guī)范《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082-2009）中關(guān)于混凝土抗裂性能的規(guī)定，針對(duì)高性能綠色混凝土受約束時(shí)的抗裂性能進(jìn)行了分組試驗(yàn)探究。

圖1 僅摻入粉煤灰的高性能綠色混凝土的開(kāi)裂情況與膠凝材料用量的關(guān)系

圖2 復(fù)合摻入時(shí)開(kāi)裂面積與膠凝材料量的關(guān)系

本文針對(duì)粉煤灰摻入量對(duì)高性能綠色混凝土的抗裂性能的影響制定了4組對(duì)比試驗(yàn)。第一組為僅摻入50%的粉煤灰；第二組為40%粉煤灰與10%P800超細(xì)礦粉；第三組為40%粉煤灰與10%P1000超細(xì)礦粉；第四組為40%粉煤灰與10%CSA。

本試驗(yàn)中4組試驗(yàn)的膠凝材料的總質(zhì)量分別為350kg/m3、400kg/m3、450kg/m3、500kg/m3，粉煤灰及相關(guān)摻和物的比例均以其占膠凝材料總質(zhì)量的百分比衡量，砂率控制在35%，塌落度控制在（200±10)mm。

高性能綠色混凝土開(kāi)裂試驗(yàn)數(shù)據(jù) 表1

2.3 試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)與分析

2.3.1 高性能綠色混凝土開(kāi)裂試驗(yàn)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1）

2.3.2 單摻入粉煤灰時(shí)高性能綠色混凝土抗裂性能

在高性能綠色混凝土中加入粉煤灰，能夠很大程度上降低混凝土凝固過(guò)程中產(chǎn)生的水化熱，并且一定程度上抑制了混凝土的收縮，而且其二次水化產(chǎn)物能夠?qū)⒏咝阅芫G色混凝土中的由于水泥石不規(guī)則而產(chǎn)生的縫隙進(jìn)行良好的封堵，提高了高性能綠色混凝土的抗裂性能（見(jiàn)圖1）。

由圖1可得，在僅摻加粉煤灰的高性能綠色混凝土中，混凝土的開(kāi)裂面積伴隨著膠凝材料用量的增加而增加，當(dāng)膠凝材料的用量增加到450kg/m3時(shí)，高性能綠色混凝土的開(kāi)裂面積急劇上升，當(dāng)膠凝材料用量達(dá)到500kg/m3時(shí)，高性能綠色混凝土的開(kāi)裂面積達(dá)到了膠凝材料用量為450kg/m3的2.2倍，350kg/m3的3.5倍。

當(dāng)膠凝材料用量不斷提高時(shí)，高性能綠色混凝土的裂縫最大寬度也在逐步的提升，并且在膠凝材料用量為400kg/m3時(shí)裂縫開(kāi)展的最大寬度顯著增大，當(dāng)膠凝材料用量達(dá)500kg/m3時(shí)，高性能綠色混凝土裂縫的最大寬度約為膠凝材料用量350kg/m3時(shí)的1.8倍，但裂縫的條數(shù)并沒(méi)有隨著膠凝材料用量的增加而出現(xiàn)過(guò)于明顯的波動(dòng)。

2.3.3 粉煤灰與超細(xì)礦粉復(fù)合摻入時(shí)高性能綠色混凝土的抗裂性能

超細(xì)礦粉摻入混凝土后，會(huì)使得混凝土在硬化過(guò)程中由于水泥石而產(chǎn)生的孔隙被進(jìn)一步的填滿(mǎn)，是制備高性能綠色混凝土的首選材料。CSA能夠減少混凝土由于收縮而產(chǎn)生的體積變化和裂縫的開(kāi)展程度（見(jiàn)圖2）。

由圖2中的開(kāi)裂面積與膠凝材料關(guān)系的趨勢(shì)線(xiàn)可以看出：當(dāng)超細(xì)礦粉的比表面積較小時(shí)，高性能綠色混凝土的開(kāi)裂面積明顯小于比表面積較大的超細(xì)礦粉，而且當(dāng)膠凝材料的用量大于400kg/m3時(shí)，開(kāi)裂面積顯著增大，摻入P1000的混凝土試件開(kāi)裂面積約為摻入P800混凝土試件開(kāi)裂面積的2倍。當(dāng)膠凝材料的用量為400kg/m3時(shí)的開(kāi)裂面積分別為相應(yīng)組在膠凝材料為450kg/m3時(shí)的0.4倍和0.7倍。

當(dāng)摻入CSA時(shí)，高性能綠色混凝土的開(kāi)裂面積隨著膠凝材料用量的增加并沒(méi)有過(guò)于明顯的波動(dòng)，僅在膠凝材料用量達(dá)到450kg/m3時(shí)開(kāi)始加快，其開(kāi)裂面積約為膠凝材料量達(dá)到500kg/m3時(shí)的1.3倍。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)于高性能綠色混凝土的抗裂性能進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)和分析，總結(jié)出了不同摻合料下的高性能綠色混凝土的抗裂性能。同時(shí)，為施工中采用的高性能綠色混凝土提供了配合比的思路，通過(guò)試驗(yàn)得出了摻入40%粉煤灰和10%P800超細(xì)礦粉的高性能綠色混凝土能夠在使用的初期階段有較好的抗裂性能。

[1] 吳中偉.高性能混凝土——綠色混凝土[J].混凝土與水泥制品,2000(1).

[2] 趙偉.綠色高強(qiáng)高性能再生混凝土試驗(yàn)研究[D].武漢：武漢大學(xué),2004.

[3] 宋中南,石云興.礦物微細(xì)粉復(fù)合效應(yīng)對(duì)高性能混凝土工作性與流變性能的影響[J].混凝土,2003(1).

[4] Hameed M S.Sekar A S S.PROPERTIES OF GREEN CONCRETE CONTAINING QUARRY ROCK DUST AND MARBLE SLUDGE POWDER AS FINE AGGREGATE[J].Journal of Engineering&Applied Sciences,2009(4).

[5] Jenq Y S,Liaw C J.Lieu P.ANALYSIS OF CRACK RESISTANCE OF ASPHALT CONCRETE OVERLAYS-A FRACTURE MECHANICS APPROACH[J].1993.

[6] Tepfers R.Cracking of concrete cover along anchored deformed reinforcing bars[J].Magazine of Concrete Research,1979(106).